电势能和电势 教学设计-高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.docx

电势能与电势教学设计一、 教材分析1普通高中物理课程标准要求知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。2本节内容在物理知识体系中的地位本节内容为静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，并且学好本节内容为以后的电势差、电功、电动势、磁场中的能量转化奠定一定的基础;同时，本节内容也是对功能关系的补充和完善。因此本节内容具有承上启下，补充完善的地位。本节课是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。本节内容有助于学生理解电场中能的性质，概念抽象，理解难度大，是本章的重点，也是学生的难点。3教材内容与体系安排教材中将静电力做功特点与电势能的概念等内容类比重力做功特点、重力势能进行讲解，理解难度较小。教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。二、 学情分析1. 认知层面学习困难：静电场是继引力场之后，学生又一次面临的有关“场”的问题。静电场中的概念比较抽象，不能用感官直接感受，不易理解，加上电场是分布在空间的，所以需要有较强的抽象思维能力和空间想象力，这是学生本单元学习中面临的主要困难。因此建立电势能和电势的概念是一个比较困难的过程。已有的学习经验和知识储备：（1）通过前面课程学习的铺垫，已初步领会了探究的主要环节和方法，也已形成了合作交流的良好习惯。（2）前面学生已经从力的角度出发，学习了研究电场性质的物理量电场强度，接触了用电场线这种形象化的手段来描述看不见的静电场，初步掌握了用比值定义法来学习电场强度的方法（3）学习库仑定律时接触了用类比法将有关的电学知识与力学知识有机联系，初步形成了用相互联系、相互影响的观点去看待事物的思维方式。（4）研究机械能（如重力势能） 时已经初步建立了通过做功研究能量变化的科学思想，为电势能的学习打下一定基础。2. 能力层面学生有一定的自学能力和类比分析能力，并且在必修2已经学习掌握了重力做功特点、重力势能，因此本节中的静电力做功特点与电势能的概念等内容学生有能力通过阅读自学完成;学生的分析能力有限，并且电势能大小的计算、电势的概念抽象难懂，所以需要教师在问题设计上多下功夫，多加引导，降低理解难度。学生对字母的推导式缺乏直观的认识，因此将电势的推导通过具体数值的计算，更直观，有助于降低理解难度。思维层面（1）通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。（2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。（3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。态度与责任层面（1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。（2）利用等势面的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。（3）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。三、 教学目标物理观念（1）知道静电力做功与路径无关。（2）明确静电力做功与电势能变化的关系。（3）理解电势能的概念，认识电势能的相对性。（4）掌握电势的定义方法和定义式、单位。科学思维（1）应用类比思想。通过静电力做功与重力做功比较，得出电势能的概念，并明确静电力做功与电势能变化的关系。（2）同时应用类比思想，通过与电场强度比较得出电势的概念，让学生探究体验电势概念的形成过程及电势的实际意义，深入理解电势概念。（3）应用比值定义法定义电势，进一步学习比值定义物理量的物理方法。科学探究（1）明确具体问题必须具体分析，把问题放在具体的情境中，学会用合理、科学的方法处理问题；（2）通过对问题实例的具体分析，从实验现象到问题本质，提高学生进行科学探究的能力。科学态度与责任（1）通过具体的实例分析，让学生学会把问题从简单向复杂过渡，培养学生良好的解决问题的能力以及抽象思维能力。（2）通过电势能概念建立的探究过程，培养学生敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好习惯.（3）让学生关注物理与生活相互联系，感受理论与实践的关系及物理世界的和谐统一。四、教学重难点1. 理解静电力做功与电势能变化的关系。（重点）2. 理解电势能的概念，认识电势能的相对性。（难点）3知道电势的定义方法和定义式、单位。（重点）五、教学过程教学环节教学内容设计导入新课一、学习目标展示（1）知道静电力做功与路径无关。（2）明确静电力做功与电势能变化的关系。（3）理解电势能的概念，认识电势能的相对性。（4）掌握电势的定义方法和定义式、单位。二、情景引入一个正电荷在匀强电场中只受到静电力F的作用，它在电场中由A点运动到B点时， 静电力做了正功WAB。由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB。从能量转化的角度，该电荷的动能增加，意味着某种形式的能量减少了，这是一种什么形式的能量呢？ 研究能量就转化为做功，那我们接下来探究一下静电力的做功。新课教学【自学感知】第一课时：电势能一、 静电力做功的特点创设问题情景：在电场强度为E的匀强电场中任取A、B两点，AB的连线长度为L，与电场强度的方向夹角为。把带正电的试探电荷从A点移动到B点，若试探电荷的电荷量为q，计算下面两种情况下静电力对电荷所做的功：（1）把q沿直线AB从A点移动到B点；（2）把q沿折线AMB从A点移动到B点。经过分析，不论什么路径，直线还是曲线，静电力做功都一样，即与路径无关。结论：在电场中不论电荷经由什么路径从 A点移动到 B点，静电力所做的功都是一样的。因此，在电场中移动电荷时，静电力所做的功只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。二、静电力做功与电势能的关系类比：重力做功与重力势能WGmgh1mgh2，（1）定义重力势能Epmgh。（2）重力做的功等于重力势能的减少量。从而得出静电力做功的与电势能的关系：1概念:电荷在静电场中具有的势能。用EP表示。2静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量，WAB=EPA-EPB。当WAB为正值时, EPA > EPB，表明静电力做正功，电势能减少;当WAB为负值时, EPA < EPB，表明静电力做负功，电势能增加。三、电势能的大小通过具体的问题实例：电场强度为E=3000N/C，AB的连线长度为L=0.1m，正电荷的电荷量为q=1.0×10-9C。列出关系式：WAB=EPA-EPB。即可以得出从A到B电势能的减少量，但是A点的电势怎么求呢？可以将B点规定为零势能点。并且发现零势能点选取不同时，各点的电势能也不同，说明电势能具有相对性。1大小:电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。2零势能点:电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地处的电势能规定为零。3. 电势能具有相对性。4系统性：电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的。第二课时：电势四、电势提出问题：电场强度是描述电场的一个重要物理量。我们是用什么方法定义电场强度的呢？回顾复习电场强度。然后引入新的问题：在电场强度为E的匀强电场中，沿电场线方向有A、B、C三点， A、B与C的距离分别为l1和l2。若规定电荷在C点的电势能为0，求电荷量分别为+q和+nq的试探电荷在A点的电势能。分析得出规律： 电荷在电场中某点的电势能与电荷的电荷量有关； 电荷的电势能与电荷量之比跟电荷无关；该比值由电场及该点在电场中的位置决定。从而得出了电势的定义。1定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。2定义式: =EPq3单位:国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1V=1 J/C。4特点（1）相对性:电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位置有关，常取离场源电荷无限远或大地的电势为0。（2）标矢性:电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。5.与电场线关系沿着电场线方向电势逐渐降低。教学反思课堂教学过程中，始终坚持以学生为主，通过创设物理情景，设置“问题链”，层层递进深入，逐步引导学生建立电势能和电势的概念，通过小组讨论，绝大多数学生能够参与到教学中，也能积极发表自己的观点，进行同伴评议。但如果对前面知识的巩固不到位，在联系重力场和电场的过程中，就会浪费一定的时间，同时因为开放性问题的设置，学生讨论交流时间较长，虽然实现了思想的碰撞，有利于学生对知识的理解认识，但也占用了一定的时间。整体教学过程中，电势能和电势的得出都运用了类比的科学思维。通过对能量的研究，带入具体的问题情景，逐步得出本节课的内容。学科网（北京）股份有限公司